Luận Văn Thạc Sĩ: Tính Toán Khả Năng Mang Tải Đường Dây Trên Không

• Tác giả: Trần Thiện Tường
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Phan Tú
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Điện - Điện tử
• Đề tài: Tính toán trường nhiệt và khả năng mang tải của đường dây trên không
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu vấn đề
• 1.2. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.3. Các phương pháp lý thuyết hiện tại để đánh giá trạng thái nhiệt của đường dây trên không
• 1.4. Ảnh hưởng của độ võng vào giới hạn nhiệt của dây dẫn
• 1.5. Ảnh hưởng của các thông số vật lý lên nhiệt độ của dây dẫn
• 1.6. Các điều tra thực nghiệm và thực hiện các phương pháp số cho đánh giá trạng thái nhiệt của dây dẫn
• 1.7. Kết luận về các công trình đã nghiên cứu
• 1.8. Lý do chọn đề tài
• 1.9. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.10. Phạm vi nghiên cứu và điểm mới của đề tài
• 1.10.1. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.10.2. Điểm mới của đề tài
• 1.11. Nội dung của luận văn
• 1.12. Ý nghĩa của đề tài
• 2. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ PHẦN MỀM COMSOL MULTIPHYSICS
• 2.1. Giới thiệu về phương pháp Phần tử hữu hạn
• 2.2. Các bước cơ bản trong thủ tục phân tích FEM
• 2.2.1. Rời rạc hóa miền khảo sát
• 2.2.2. Lựa chọn hàm đa thức
• 2.2.3. Thiết lập hệ phương trình
• 2.2.4. Giải hệ phương trình
• 2.2.5. Lưới thích nghi 2D
• 2.2.5.1. Giải thuật tạo lưới Delaunay thích nghi
• 2.2.5.2. Ưu điểm của lưới Delaunay thích nghi
• 2.3. Giới thiệu phần mềm COMSOL MULTIPHYSICS
• 3. TRƯỜNG NHIỆT VÀ KHẢ NĂNG MANG TẢI CỦA DÂY DẪN TRÊN KHÔNG
• 3.1. Phương trình truyền nhiệt của dây dẫn trên không
• 3.2. Khả năng mang tải của dây dẫn trên không
• 3.2.1. Nhiệt do hiệu ứng Joule qj
• 3.2.2. Nhiệt sinh ra do hấp thụ của bề mặt dây dẫn qs
• 3.2.3. Tổn thất nhiệt bức xạ qr
• 3.2.4. Tổn thất nhiệt đối lưu qc
• 3.2.4.1. Tổn thất nhiệt đối lưu tự nhiên
• 3.2.4.2. Tổn thất nhiệt đối lưu cưỡng bức
• 4. TÍNH TOÁN TRƯỜNG NHIỆT VÀ KHẢ NĂNG MANG TẢI CỦA ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG
• 4.1. Tính toán trường nhiệt quanh dây dẫn bằng Comsol Multiphysics (FEM)
• 4.1.1. Trường hợp một
• 4.1.2. Trường hợp hai
• 4.2. Khả năng mang tải của dây dẫn trên không dưới tác động của điều kiện môi trường và điều kiện vật lý
• 4.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ gió và hướng gió
• 4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường
• 4.2.3. Ảnh hưởng của hệ số bức xạ ε
• 4.3. Trường nhiệt của dây dẫn dưới ảnh hưởng của điều kiện môi trường và dòng tải
• 4.4. Tính toán khả năng mang tải của dây dẫn trên không theo điều kiện khí hậu thực tế ở Việt Nam
• 4.4.1. Khả năng mang tải của dây dẫn trên không dưới ảnh hưởng của khí hậu miền Bắc
• 4.4.2. Khả năng mang tải của dây dẫn trên không dưới ảnh hưởng của khí hậu miền Trung
• 4.4.3. Khả năng mang tải của dây dẫn trên không dưới ảnh hưởng của khí hậu miền Nam
• 4.4.4. Nhận xét về khả năng mang tải của đường dây trên không dưới ảnh hưởng bởi khí hậu của các vùng miền của Việt Nam
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tính Toán Khả Năng Mang Tải Đường Dây Trên Không

Tính toán khả năng mang tải của đường dây trên không là một lĩnh vực quan trọng trong ngành điện. Việc đánh giá chính xác khả năng mang tải giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) đã trở thành công cụ hữu ích trong việc phân tích và mô phỏng các điều kiện hoạt động của đường dây. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về phương pháp này và ứng dụng của nó trong tính toán khả năng mang tải.

1.1. Ứng Dụng Của Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Trong Tính Toán

Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) cho phép mô phỏng chính xác các điều kiện vật lý của đường dây. Bằng cách chia nhỏ miền khảo sát thành các phần tử, FEM giúp phân tích các yếu tố như nhiệt độ, áp lực và độ võng. Điều này rất quan trọng trong việc đánh giá khả năng mang tải của dây dẫn.

1.2. Lợi Ích Của Việc Tính Toán Khả Năng Mang Tải

Việc tính toán khả năng mang tải giúp các nhà khai thác mạng điện tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên hiện có. Điều này không chỉ giảm chi phí mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Hơn nữa, nó giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn trong quá trình vận hành.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Tính Toán Khả Năng Mang Tải

Mặc dù có nhiều phương pháp để tính toán khả năng mang tải, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức. Các yếu tố như điều kiện khí hậu, vật liệu và thiết kế đường dây đều ảnh hưởng đến kết quả tính toán. Việc không xem xét đầy đủ các yếu tố này có thể dẫn đến những sai sót nghiêm trọng trong đánh giá khả năng mang tải.

2.1. Ảnh Hưởng Của Điều Kiện Khí Hậu Đến Khả Năng Mang Tải

Điều kiện khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng mang tải của đường dây. Việc không tính toán chính xác các yếu tố này có thể dẫn đến việc quá tải hoặc hư hỏng dây dẫn.

2.2. Thách Thức Trong Việc Mô Hình Hóa Các Yếu Tố Vật Lý

Mô hình hóa các yếu tố vật lý như độ võng và nhiệt độ là một thách thức lớn. Các phương pháp hiện tại thường không đủ chính xác và cần được cải tiến để đảm bảo tính chính xác trong tính toán khả năng mang tải.

III. Phương Pháp Tính Toán Khả Năng Mang Tải Bằng FEM

Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để tính toán khả năng mang tải của đường dây trên không. Bằng cách sử dụng phần mềm Comsol Multiphysics, các kỹ sư có thể mô phỏng và phân tích các điều kiện hoạt động của dây dẫn một cách chính xác.

3.1. Các Bước Cơ Bản Trong Phân Tích FEM

Quá trình phân tích FEM bao gồm các bước như rời rạc hóa miền khảo sát, lựa chọn hàm đa thức và thiết lập hệ phương trình. Mỗi bước đều quan trọng để đảm bảo tính chính xác của kết quả tính toán.

3.2. Ứng Dụng Phần Mềm Comsol Multiphysics

Phần mềm Comsol Multiphysics cung cấp các công cụ mạnh mẽ để mô phỏng và phân tích các điều kiện vật lý của đường dây. Việc sử dụng phần mềm này giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao độ chính xác trong tính toán khả năng mang tải.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Khả Năng Mang Tải Đường Dây Trên Không

Nghiên cứu về khả năng mang tải của đường dây trên không đã chỉ ra rằng việc áp dụng phương pháp FEM mang lại kết quả chính xác hơn so với các phương pháp truyền thống. Các kết quả này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống điện mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

4.1. Kết Quả Tính Toán Dưới Ảnh Hưởng Của Khí Hậu

Kết quả tính toán cho thấy khả năng mang tải của dây dẫn thay đổi đáng kể dưới ảnh hưởng của các điều kiện khí hậu khác nhau. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét các yếu tố môi trường trong quá trình tính toán.

4.2. So Sánh Kết Quả Với Các Phương Pháp Khác

So sánh kết quả tính toán bằng FEM với các phương pháp khác cho thấy sự khác biệt rõ rệt. Phương pháp FEM cho phép dự đoán chính xác hơn về khả năng mang tải, từ đó giúp các nhà khai thác đưa ra quyết định đúng đắn hơn.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Tính toán khả năng mang tải đường dây trên không bằng phương pháp phần tử hữu hạn đã chứng minh được hiệu quả và tính chính xác. Tuy nhiên, vẫn cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến các phương pháp để đáp ứng tốt hơn các yêu cầu thực tiễn trong ngành điện.

5.1. Hạn Chế Của Nghiên Cứu

Mặc dù nghiên cứu đã đạt được nhiều kết quả tích cực, nhưng vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục. Các yếu tố như độ chính xác của mô hình và điều kiện môi trường cần được xem xét kỹ lưỡng hơn.

5.2. Hướng Phát Triển Trong Tương Lai

Trong tương lai, việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến phương pháp tính toán sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc đánh giá khả năng mang tải của đường dây trên không. Điều này sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của hệ thống điện.